市域（郊）鐵路部分弱電系統設計思路探討

張鵬雄，祝建成，張 波，3

（1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070;2．北京市基礎設施投資有限公司，北京 100011；3．列車自主運行智能控制鐵路行業工程研究中心，北京 100070）

隨著國內城市化建設的快速發展，都市圈建設呈現較快發展態勢，如何構建以軌道交通為骨干，解決中心城至周邊主要城鎮間的1 h通勤圈需求，成為當前亟待研究的重大課題。作為銜接國家高速鐵路網與城市軌道交通的紐帶，市域（郊）鐵路是干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通“四網”中非常重要的組成部分，是實現城市功能化模塊布局的重要支點。近年來，國家層面先后針對市域（郊）鐵路建設出臺一系列指導性文件，2020年12月國家鐵路局也正式出臺《市域（郊）鐵路設計規范》（TB10624-2020）行業標準。結合目前國內市域（郊）鐵路的快速發展，本文對市域（郊）鐵路弱電系統設計進行分析研究。

1 概述

市域（郊）鐵路服務對象主要是都市圈層內部各功能區域間的通勤和商務人群，建設方式既有完全新建線路，也有利用既有鐵路資源改造線路。具有區間長、線路地面化、運行間隔短、行車密度大、候車時間短、部分路段存在與國鐵列車并網分時運行等特點，同時又具有與城市軌道交通貫通運行、零距離換乘等交通需求。

市域（郊）鐵路建設標準主要參考國家鐵路局發布行業標準《市域（郊）鐵路設計規范》（TB 10624-2020），中 國 城 市 軌 道 交 通 協會頒布團體標準《市域快軌交通技術規范》（T/CAMET 01001-2019），中 國 土 木 工 程 協 會 頒布團體標準《市域快速軌道交通設計規范》（T/CCES 2-2107），同時，北京市等地方城市也在研究相關地方標準。由此可見，市域（郊）鐵路是未來軌道交通建設的重點之一，其建設標準引起國家部門、行業協會、各地方政府的高度重視。做好市域（郊）鐵路的設計工作是設計單位面臨的重要課題。

本文重點針對市域（郊）鐵路弱電系統的設計提出一些思路。期望通過這些思路實現市域（郊）鐵路弱電系統建設的標準化，滿足城市建設市域（郊）鐵路的建設需求。

2 市域（郊）鐵路弱電系統的內容

市域（郊）鐵路弱電系統的定義目前還沒有完整的標準進行支撐。城市軌道交通的弱電系統主要包括信號系統、通信系統（含專用通信系統、政務通信系統、公安通信系統、民用通信系統等）、綜合監控系統、火災自動報警系統、自動售檢票系統、乘客信息系統和安檢系統等。干線鐵路的弱電系統主要包括信號系統、通信系統、信息系統（含運輸信息系統、客票旅服系統、安檢系統等）、災害監測系統和電力監控系統等。

考慮到客運服務、運營保障的基本需求，市域（郊）鐵路弱電系統可以包含以下系統：

1）信號系統：保障列車正常運轉的系統；

2）專用通信系統（主要包含有線傳輸系統、無線系統、CCTV系統、廣播系統、公務電話系統、專用電話系統、周界防護系統），保障各類信息正常傳輸的系統；

3）綜合監控系統：進行設備遠程監控系統；

4）火災自動報警系統，對全線進行火災預警的系統；

5）自動售檢票系統：進行客票銷售和檢票的系統。

上述弱電系統是保證市域（郊）鐵路正常運行較為重要的系統，在建設時可依據線路特點及當地相關特殊規定予以拓展，比如，增加政務通信系統、公安通信系統、民用通信系統、門禁系統等其他弱電系統。經過對上述系統設計要素進行分析，有助于厘清設計思路，形成弱電系統的設計方案。

目前，國內部分市域（郊）鐵路線路在設計、建設時，弱電系統建設標準與干線鐵路的相關標準保持一致，主要是滿足長途旅客運輸的交通需求，在乘客服務、交通銜接等方面與城市通勤客流的“快進快出”、“公交化出行”需求存在一些差異，在為乘客提供便捷服務方面存在不足。對市域（郊）鐵路的運行特點進行分析，建立一套適應市域（郊）鐵路建設模式、滿足市域（郊）鐵路通勤客流需要的弱電系統設計方案、標準是非常必要的。考慮到設計方案、設計標準內容較多，本文僅對弱電系統部分設計要素作出分析。

3 設計思路分析

市域（郊）鐵路是城市軌道交通的一部分，主要提供城市通勤化旅客運輸服務，根據服務目標的特點來考慮弱電系統的組成類型。根據市域（郊）鐵路的定位，一般為地面路基線路或高架線路，在個別區段會出現較為長大的地下區段或隧道。線路特點的復雜性決定市域（郊）鐵路弱電系統設計方案及設計標準的復雜度。從實踐探索來看，市域（郊）鐵路的弱電系統設計方案，采用以城市軌道交通標準為基礎，結合干線鐵路建設標準，形成1套既有傳承，又有創新的繼創型設計方案。

3.1 信號系統

信號系統是保障列車運轉的核心系統。目前，市域（郊）鐵路工程的信號系統可采用中國列車運行控制系統（CTCS）制式或城市軌道交通列車自動控制系統（ATC）制式。CTCS和ATC兩種制式的控制系統均可滿足市域（郊）鐵路自身的運行需求。

當市域（郊）鐵路獨立運行、不與城市軌道交通或干線鐵路同網運行時，信號系統制式的選擇在技術上比較靈活，主要根據運營主體運營維護技術路線、銜接線路要求等。當市域（郊）鐵路線路與城市軌道交通或干線鐵路網之一互聯互通、跨線運營時，市域（郊）鐵路信號系統主要應與既有線路信號系統一樣或者依托信號系統互聯互通標準實現標準的一致。

當市域（郊）鐵路線路與城市軌道交通和干線鐵路網同時互聯互通、跨線運營時，信號系統制式的選擇就成為設計方案中技術難點。一般采用部分跨線運營的車輛安裝兩套不同的車載控制系統，根據不同區段的信號系統要求進行切換，以滿足列車運行控制的需要，來解決不同區段信號制式不同的問題。該方案在日本等國外軌道交通存在一些成功的案例，但該方案也面臨車輛內空間不足、電源不足，信號車載設備不易安裝的難題。解決該問題的另一個思路是考慮構建新一代軌道交通信號系統標準，以真正滿足市域（郊）鐵路與干線鐵路、城市軌道交通互聯互通、跨線運營的需求。不同制式信號系統的控制技術、控制算法應實現融合，做到城市軌道交通信號系統中的線路控制單元（LC）與區域控制單元（ZC）等列控核心設備和干線鐵路中臨時限速服務器（TSRS）、列控中心（TCC）等列控核心設備的技術融合。融合后的系統應成為新一代軌道交通信號系統的核心控制技術。新一代信號系統，將是保障未來市域（郊）鐵路正常運行的核心控制系統。

3.2 專用通信系統

專用通信系統中的無線系統、傳輸系統與信號系統密切相關。專用通信系統的各個子系統與業務需求密切相關。干線鐵路建設中專用通信系統與城市軌道交通建設中的專用通信系統技術實質差別不大。市域（郊）鐵路與城市軌道交通和干線鐵路網銜接時，專用通信系統需要實現數據、語音等各類信息的跨線傳遞，因此市域（郊）鐵路中專用通信系統中的各個系統建設時，可以在遵守技術標準的前提下，重點做到標準一致，且與建設需求和運營需求相匹配。

3.3 綜合監控系統

城市軌道交通建設中，線路布局多位于地下，全線設置電力監控系統、機電設備監控系統，以實現對全線車站、區間的電力設備、機電設備（通風、照明、給排水等）進行統一監控。電力監控系統，機電設備監控系統通過整合，形成一套基于C/S架構的中心、車站、現場三級分布式監控系統，即綜合監控系統。近年來，伴隨全自動駕駛線路的建設，城市軌道交通中的電力設備、機電設備越來越要求與信號系統中的列車自動監控系統（ATS）進行聯動，因此綜合監控系統又嘗試著整合ATS系統，構建以行車指揮為核心的綜合監控系統，即行車綜合自動化系統（TIAS）。

在干線鐵路中，全線設置電力遠動系統，負責監控分布于全線的牽引、降壓變電所、開閉所、線路中的電力設備。目前在干線鐵路中，由于線路主要位于地面，不存在全線需要統一指揮的機電設備，因此未建設線路級的機電監控系統。所以，干線鐵路中未形成綜合監控系統。

在市域（郊）鐵路中，長大地下區間不是主要建筑形式。如不考慮運維需求，全線統一的機電設備監控可以弱化。為更好的統一調度，降低調度人員的勞動強度，市域（郊）鐵路全線可以設置綜合監控系統，但綜合監控系統應重點考慮ATS系統與電力遠動系統的整合與聯動，實現當牽引電源故障時，供電系統能自動恢復或列車運輸系統自動屏蔽故障區段，自動進行預案處理。

3.4 火災自動報警系統（FAS）

火災自動報警系統（FAS）在城市軌道交通中的中心、車站、車輛段、區間進行全面設置。FAS在干線鐵路中設置較為簡便，并有相應的標準約束。在市域（郊）鐵路建設中，FAS的個別設計方案在選擇執行規范時存在一些值得探討的問題。如根據住房和城鄉建設部頒布的國標《火災自動報警系統設計規范》2013版4.1.4條規定，消防水泵應在消防控制室設置手動直接控制裝置。根據此項強制性條款要求，區間無人值守建筑單體內的消防水泵應在車站控制室設置手動直控裝置。市域（郊）鐵路區間長，區間單體多，若按上述規范執行，不僅施工難、運營維護更難，在實際工作中控制效果也不理想。

市域（郊）鐵路建設的FAS需要有效參考城市軌道交通與干線鐵路雙方面的建設經驗，根據系統方案的合理性、可行性和高效率，以及線路設置的特點和設備維修維護要求，來選擇具體設計實施方案，特別是針對區間無人值守設備站點，要強化本地聯動，弱化遠程操控，提高FAS自身的可靠性，降低運營風險。

3.5 自動售檢票系統

市域（郊）鐵路作為城市主要通勤主干線時，是城市軌道交通線路中的組成部分，該線路應納入城市軌道交通票務清分系統中，使用城市一卡通等票種，滿足“快進快出、公交化出行”需求，保障城市通勤線路在早晚高峰時段提供通勤交通運輸要求，保障乘客能夠在市域（郊）鐵路運輸服務中享受與城市軌道交通的同等服務，保障乘客在市域（郊）鐵路與城市軌道交通換乘中的便捷性。

利用干線鐵路既有資源的市域（郊）鐵路線路，原則上采用國鐵標準的客票系統和城市軌道交通票務系統雙模式，這樣可以滿足乘客的多種票種使用需求，使用城市軌道交通票務系統的部分乘客可以享受城市一卡通的便利性，減少乘客在市域（郊）鐵路與城市軌道交通的換乘不便性。

解決雙系統模式，可供選擇兩種方案，一種是在既有國鐵車站內建立單獨的市域（郊）鐵路付費通道，此方案對車站需要進行較大改造；另一種方案是借鑒城市公交移動檢票的經驗，市域（郊）鐵路利用站臺空間或車內空間實施移動檢票，此方案更易實現，但需要較多的工作人員。

4 總結

市域（郊）鐵路中弱電系統的建設是其建設的重要環節。本文通過對市域（郊）鐵路幾個核心弱電系統設計要素的探討，希望形成一個較為完整的設計思路支撐市域（郊）鐵路弱電系統的建設。較好的弱電系統的建設將有力支撐市域（郊）鐵路與干線鐵路的銜接，將更好的為城市疏解人口，更好的為城市居民“快進快出、公交化出行”而服務。